Ccna3v3.1 mod02[1]

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OSPF

LILIANA GUTIERREZ RANCRUEL


Objetivos


Protocolo de Enrutamiento de Estado de Enlace


Protocolos de Enrutamiento

• Las dos clases principales de IGP son de vector-distancia y de estado de enlace.

• A medida que las redes se hicieron más grandes y más complejas, las limitaciones de los protocolos de vector-distancia (como RIP e IGRP) se volvieron más aparentes.

• Una alternativa son los protocolos de estado de enlace.



• Los protocolos de enrutamiento del estado de enlace difieren de los protocolos de vector-distancia ya que los routers mantienen una visión completa de la topología de la red.

• Además, el método de actualización desencadenada por eventos permite el uso eficiente del ancho de banda y una convergencia más rápida.





• El algoritmo de enrutamiento del estado de enlace también es conocido como algoritmos de la Ruta Más Corta Primero (Shortest Path First o SPF) o como algoritmo de Dijkstra.


Características de los Protocolos de Estado de Enlace

• Los protocolos de enrutamiento del estado de enlace reúnen la información de ruta de todos los demás routers de la red o dentro de un área definida de la red.

• Una vez que se haya reunido toda la información, cada router calcula las mejores rutas hacia todos los destinos de la red.

• Dado que cada router mantiene su propia visión de la red, es menos probable que se propague información incorrecta de parte de cualquiera de los routers vecinos.


Características de los Protocolos de Estado de Enlace (cont.)

• Estos protocolos responden rápidamente a los cambios de red ya que envían actualizaciones desencadenadas sólo cuando se haya producido un cambio de red.

• Estas actualizaciones parciales se conocen como actualizaciones del estado de enlace (link state updates o LSU).



• Las actualizaciones se llevan a cabo mediante el envío de un tipo de paquetes llamado publicaciones de estado de enlace (link state advertisements o LSA).

• Otro tipo importante de paquetes son los paquetes “hello”. Cada router envía los paquetes hello en multicast para realizar un seguimiento del estado de los routers vecinos.





• Los routers usan la información de los paquetes “hello” y las LSA que han recibido de otros routers para crear una base de datos de la red.

• Además usan el algoritmo Shortest-Path First (SPF o algoritmo de Dijkstra) para calcular la ruta más corta hacia cada red y almacenan esta ruta en la tabla de enrutamiento.


Mantenimiento de la Información de Enrutamiento

• Cuando se produce una falla en la red, como por ejemplo que un vecino se vuelve inalcanzable, los protocolos del estado de enlace inundan el área con LSA mediante una dirección multicast especial.

• Cada router de estado de enlace toma una copia de la LSA y usa esta información para actualizar su base de datos del estado de enlace o topológica y volver a calcular las rutas.


Mantenimiento de la Información de Enrutamiento (cont.)

• El estado de enlace es la descripción de una interfaz y de su relación con los routers vecinos.

• Por ejemplo, una descripción de interfaz incluiría la dirección IP de la interfaz, la máscara de subred, el tipo de red a la cual está conectada, los routers conectados a esa red, etc.



• La recopilación de estados de enlace forma una base de datos del estado de enlace que con frecuencia se denomina base de datos topológica.

• La base de datos del estado de enlace se utiliza para calcular las mejores rutas por la red.

• Los routers de estado de enlace aplican el algoritmo de Primero la ruta libre más corta de Dijkstra a la base de datos del estado de enlace.

• Esto permite crear el árbol SPF utilizando el router local como raíz.

• Luego se seleccionan las mejores rutas del árbol SPF y se colocan en la tabla de enrutamiento.




Algoritmos de Enrutamiento del Estado de Enlace

• Los algoritmos de enrutamiento del estado de enlace mantienen una base de datos compleja de la topología de red intercambiando publicaciones del estado de enlace (Links-State Advertisements o LSAs) con otros routers de una red.

• El intercambio de LSAs se desencadena por medio de un evento en la red en lugar de actualizaciones periódicas. Esto acelera el proceso de convergencia.


Algoritmos de Enrutamiento del Estado de Enlace (cont.)

• En estos algoritmos la métrica utilizada es el costo de una ruta.

• El costo depende del ancho de banda, no de la cantidad de saltos.


Ejemplo de una Tabla de Enrutamiento


Ventajas y Desventajas del Enrutamiento del Estado de Enlace

• Ventajas:- Los protocolos del estado de enlace utilizan métricas de costo para elegir rutas a través de la red.

- Los protocolos del estado de enlace utilizan actualizaciones generadas por eventos e inundaciones de LSA para informar los cambios en la topología de red a todos los routers de la red de forma inmediata.

- Cada router posee una imagen completa y sincronizada de la red.

- El tamaño de la base de datos del estado de enlace se pueden minimizar con un cuidadoso diseño de red que la divida en áreas.

- Los protocolos del estado de enlace admiten CIDR y VLSM.


Ventajas y Desventajas del Enrutamiento del Estado de Enlace (cont.)

• Desventajas:

- Requieren más memoria y potencia de procesamiento que los protocolos de vector-distancia.

- Requieren un diseño de red jerárquico estricto para que una red se pueda dividir en áreas más pequeñas a fin de reducir el tamaño de las tablas de topología.

- Requieren un administrador que comprenda bien los protocolos.

- Inundan la red de LSA durante el proceso inicial de detección.


Comparación de los Protocolos de Vector-Distancia y del Estado de Enlace


Conceptos de OSPF de Área Única


Descripción General de OSPF

• OSPF es un protocolo de enrutamiento del estado de enlace basado en estándares abiertos.

• En comparación con RIP v1 y v2, OSPF es el IGP (Interior Gateway Protocol) preferido porque es escalable.

• Normalmente, las redes OSPF grandes utilizan un diseño jerárquico. Varias áreas se conectan a un área de distribución o a un área 0 que también se denomina backbone.

• La definición de área reduce el gasto de procesamiento, acelera la convergencia, limita la inestabilidad de la red a un área y mejora el rendimiento.

• Una desventaja de usar OSPF es que solo soporta el conjunto de protocolos TCP/IP.


Descripción General de OSPF (cont.)


Terminología de OSPF

• Los routers OSPF mantienen, además de la tabla de enrutamiento, una base de datos de adyacencia y una base de datos topológica.

• La base de datos de adyacencia es un lista de los vecinos con los cuales se ha establecido una comunicación bidireccional. No todos los vecinos se consideran adyacentes.

• La base de datos topológica contiene una imagen completa y sincronizada de la red.

• El algoritmos SPF determina la mejor ruta hacia un destino que es la que menos costo tenga. Generalmente el costo de cada enlace es el ancho de banda.


Terminología de OSPF (cont.)

• La ruta de menor costo se agrega a la tabla de enrutamiento, que se conoce también como la base de datos de envío.

• Para reducir la cantidad de intercambios de la información de enrutamiento entre los distintos vecinos de una misma red, los routers de OSPF seleccionan un router designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR) que sirven como puntos de enfoque para el intercambio de información de enrutamiento.


















Conceptos de OSPF

• OSPF es apropiado para internetworks grandes y escalables y la mejor ruta se determina a base de la velocidad del enlace (el costo). Cuanto mayor sea la velocidad, menor será el costo de OSPF del enlace.

• Después de la convergencia OSPF inicial, el mantenimiento de un estado convergente es más rápido porque se inundan los otros routers del área solamente con los cambios en la red. Sin embargo, la convergencia inicial puede ser lenta.

• OSPF admite VLSM y no tiene límites de tamaño. Si la red se divide en áreas, se puede jerarquizar la red y lograr más eficiencia y mejor escalabilidad.

• OSPF requiere routers más poderosos y más memoria que RIP ya que el algoritmo SPF es complejo.


Algoritmo de la Ruta más Corta

• En este algoritmo (SPF o algoritmo de Dijkstra), la mejor ruta es la de menor costo.

• Cada nodo cuenta con una base de datos completa de todos los enlaces y por lo tanto se conoce la información sobre la topología física en su totalidad.

• Todas las bases de datos del estado de enlace, dentro de un área determinada, son idénticas.

• El algoritmo de la ruta más corta calcula entonces una topología sin bucles con el nodo como punto de partida y examinando a su vez la información que posee sobre nodos adyacentes.


Algoritmo de la Ruta más Corta (cont.)


Algoritmo de la Ruta más Corta (cont.)


Tipos de Red OSPF

• Las interfaces OSPF reconocen automáticamente tres tipos de redes:

-Multiacceso con capacidad de broadcast, tal como Ethernet: no se sabe de antemano cuántos routers estarán conectados. Se elige un router designado (DR) que se hace adyacente a todos los demás routers del segmento de broadcast. Además se elige un segundo router como router designado de respaldo (BDR) para que se haga cargo de las responsabilidades del DR en caso de que éste fallara.

-Redes punto a punto: sólo existen dos nodos y no se elige ningún DR ni BDR. Ambos routers llegan a ser completamente adyacentes entre sí.

-Multiacceso sin capacidad de broadcast (NMBA), tal como Frame Relay, X.25 y ATM.


Tipos de Red OSPF (cont.)


Tipos de Red OSPF (cont.)


Protocolo Hello de OSPF

• Cada router envía paquetes Hello en multicast (224.0.0.5) para realizar un seguimiento del estado de los routers vecinos.

• Las reglas que gobiernan el intercambio de paquetes Hello de OSPF se denominan protocolo Hello.

• Los routers OSPF utilizan los paquetes Hello para iniciar nuevas adyacencias y asegurarse de que los routers vecinos sigan funcionando.

• Los Hellos se envían cada 10 segundos por defecto en las redes multiacceso de broadcast y punto a punto.


Protocolo Hello de OSPF (cont.)


Pasos en la Operación de OSPF

• Cuando un router inicia un proceso de enrutamiento OSPF en una interfaz, envía un paquete Hello y sigue enviando Hellos a intervalos regulares.

• En las redes multiacceso, el protocolo Hello elige un router designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR). Estos router mantienen adyacencias con todos los demás routers OSPF en la red.

• Los routers adyacentes pasan por una secuencia de estados. Los routers adyacentes deben estar en su estado completo antes de crear tablas de enrutamiento y enrutar el tráfico.

• Cada router envía publicaciones del estado de enlace (LSA) en paquetes de actualización del estado de enlace (LSU). Cada router que recibe una LSA de su vecino registra la LSA en la base de datos del estado de enlace.


Pasos en la Operación de OSPF (cont.)

• Una vez completas las bases de datos, cada router utiliza el algoritmo SPF para calcular una topología lógica sin bucles hacia cada red conocida.

• Se utiliza la ruta más corta con el menor costo para crear esta topología, por lo tanto, se selecciona la mejor ruta.

• Cuando existe un cambio en el estado de un enlace, los routers utilizan un proceso de inundación para notificar a los demás routers en la red acerca del cambio.


Elección del Router Designado

• En las redes multiacceso de broadcast es posible que haya más de dos routers.

• OSPF elige un router designado (DR) para que sea el punto de enfoque de todas las actualizaciones del estado de enlace y de las publicaciones del estado de enlace.

• Debido a que la función del DR es crítica, se elige un router designado de respaldo (BDR) para que reemplace a DR en caso de que éste falle.


Elección del Router Designado (cont.)

• La elección del Router Designado se toma a base de la prioridad o del ID del router.

• Si el tipo de red de una interfaz es broadcast, la prioridad OSPF por defecto es 1. Esto puede ser cambiado.

• Si las prioridades OSPF son iguales, la elección de OSPF para DR se decide a base del ID del router, seleccionando el router de ID más elevado.


Elección del Router Designado (cont.)

• El ID del router es una dirección IP usada para identificar el router.

• Cisco selecciona el ID del router usando la dirección IP más alta de todas las interfaces de loopback configuradas.

• Si el router no tiene interfaz de loopback configurada, OSPF seleccionará la dirección IP más alta de todas las interfaces físicas activas como el ID del router.


Configuración de OSPF de Área Única


Configuración del Proceso de Enrutamiento OSPF

• El enrutamiento OSPF utiliza el concepto de áreas. Cada router contiene una base de datos completa de los estados de enlace de un área específica.

• A un área de la red OSPF se le puede asignar cualquier número de 0 a 65.535.

• El área 0 (denominada backbone) es aquella a la cuál se conectan las demás áreas en una red OSPF de diseño jerárquico.


Configuración del Proceso de Enrutamiento OSPF (cont.)

• Comandos para configurar OSPF:

Router(config)# router ospf <process-id>

Router(config-router)# network <address> <wildcard-mask> area <area-id>

• El process-id es un número local para el router y básicamente irrelevante.

• El wildcard-mask contiene 0 en aquellos bits que se deben parear exactamente y 1 en aquellos bits que no son revisados (como en las listas de control de acceso).


Configuración del Proceso de Enrutamiento OSPF (cont.)


Configuración de la Dirección de Loopback OSPF y la Prioridad del Router

• Para asegurar la estabilidad de OSPF, deberá haber una interfaz activa para el proceso OSPF en todo momento.

• Si no existe ninguna interfaz activa, el proceso OSPF no se iniciará o se desactivará.

• Es posible configurar una interfaz de loopback, que es una interfaz lógica, para este propósito.

• Al configurarse una interfaz loopback, OSPF usa esta dirección como ID del router, sin importar el valor.

• Comandos:

Router(config)#interface loopback <number>

Router(config-if)#ip address <ip-address> <subnet-mask>


Configuración de la Dirección de Loopback OSPF y la Prioridad del Router (cont.)



• La interfaz de loopback se debe configurar con una dirección que use una máscara de subred de 32 bits de 255.255.255.255. Una máscara de subred de 32 bits se denomina una máscara de host porque la máscara de subred especifica la red de un host.

• La elección del Router Designado (DR) se decide a base del ID del router. Se selecciona el router de ID más elevado.

• El resultado de la elección puede determinarse asegurándose de que las votaciones, los paquetes hello, contengan un prioridad para dicha interfaz de router.

• Se modifica la prioridad OSPF introduciendo el comando de configuración de interfaz ip ospf priority en una interfaz que participa en OSPF con un valor de 0 a 255.





• El comando show ip ospf interface mostrará el valor de prioridad de interfaz así como otra información clave.



• Continuación de la salida del comando ip ospf priority:


Modificación de la Métrica de Costos de OSPF

• OSPF utiliza el costo como métrica para determinar la mejor ruta.

• Por lo general, el costo de ruta se calcula mediante la fórmula 10^8/ancho de banda, donde el ancho de banda se expresa en bps.

• Resulta esencial para la operación correcta de OSPF que se establezca el ancho de banda de interfaz correcto. Por ejemplo:

Router(config)#interface serial 0/0

Router(config-if)#bandwidth 56 ... 56kbps

• Es posible cambiar el costo para afectar el resultado de los cálculos de costo OSPF. Utilice el siguiente comando de configuración de interfaz para establecer el costo del enlace:

Router(config-if)#ip ospf cost <number>


Modificación de la Métrica de Costos de OSPF (cont.) – Costos por Defecto


Modificación de la Métrica de Costos de OSPF (cont.)


Configuración de la Autenticación de OSPF de Área Única

• Para garantizar que un router recibe información de routers válidos, los routers de un área específica pueden configurarse para autenticarse entre sí usando contraseñas (de hasta 8 caracteres).

• Utilice la siguiente sintaxis de comando para configurar la autenticación de OSPF:

Router(config-if)#ip ospf authentication-key <password>

• Una vez configurada la contraseña, se debe habilitar la autenticación:

Router(config-router)#area <area-number> authentication

• Con la autenticación sencilla, se envía la contraseña como texto sin cifrar.


Configuración de la Autenticación de OSPF Encriptada

• Una mejor alternativa a la autenticación sencilla es usa MD5 para encriptar la contraseña.

• Utilice la siguiente sintaxis de comando para configurar la autenticación de OSPF:

Router(config-if)#ip ospf message-digest-key <key-id> md5 <password>

• Una vez configurada la contraseña, se debe habilitar la autenticación:

Router(config-router)#area <area-number> authentication message-digest

• El key-id es un identificador y toma un valor en el intervalo de 1 a 255. Los routers vecinos deben usar el mismo identificador clave con la misma contraseña.


Configuración de la Autenticación de OSPF Encriptada (cont.)


Configuración de los Temporizadores OSPF

• Los routers OSPF deben tener los mismos intervalos hello y los mismos intervalos muertos para intercambiar información.

• Por defecto, el intervalo muerto es de cuatro veces el valor del intervalo hello. Esto significa que un router tiene cuatro oportunidades de enviar un paquete hello antes de ser declarado muerto.

• En las redes OSPF de broadcast, el intervalo hello por defecto es de 10 segundos y el intervalo muerto por defecto es de 40 segundos.

• Un administrador de red puede elegir estos valores de temporizador. Comandos:

Router(config-if)#ip ospf hello-interval <seconds>

Router(config-if)#ip ospf dead-interval <seconds>


Configuración de los Temporizadores OSPF (cont.)


Propagación de una Ruta por Defecto en OSPF

• Se pueden configurar rutas estáticas por defecto en routers OSPF. Comando:

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 <interface | next-hop address>

• La siguiente sentencia de configuración propagará esta ruta hacia todos los routers en un área de OSPF normal:

Router(config-router)#default-information originate


Propagación de una Ruta por Defecto en OSPF (cont.)


Problemas Frecuentes en la Configuración de OSPF

• Algunas causas que evitan establecer adyacencias e intercambiar información de enrutamiento son las siguientes:

- Los Hellos no se envían desde ambos vecinos.

- Los temporizadores de los intervalos hello y muertos no son iguales.

- Las interfaces se encuentran en tipos de red distintos.

- Las contraseñas o claves de autenticación son distintas.


Verificación de configuración OSPF


Verificación de configuración OSPF (cont.)


Resumen

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